(57)【要約】【課題】衝撃波を用いた被処理基板上のパーティクルの除去の効率化を図る。【解決手段】衝撃波を発生させ、衝撃波を衝撃波反射機構４を用いて並進衝撃波１３に変換し、被処理基板６上に付着しているパーティクル１２に照射して、パーティクル１２を除去する。【選択図】図１
2007111682.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
衝撃波を発生させ、
前記衝撃波を、衝撃波反射機構を用いて並進衝撃波に変換し、被処理物上に付着しているパーティクルに照射して前記パーティクルを除去する
ことを特徴とする洗浄方法。
【請求項２】
レーザ光の集光により前記衝撃波を発生させる
ことを特徴とする請求項１記載の洗浄方法。
【請求項３】
電気放電現象により前記衝撃波を発生させる
ことを特徴とする請求項１記載の洗浄方法。
【請求項４】
前記衝撃波反射機構として楕円放物面を用いる
ことを特徴とする請求項１記載の洗浄方法。
【請求項５】
前記並進衝撃波を、被処理物表面に対して該被処理物面内方向の速度成分が生じる方向から照射する
ことを特徴とする請求項１記載の洗浄方法。
【請求項６】
被処理物表面に対して、並進衝撃波の照射面積が小さい衝撃波照射機構を用いる
ことを特徴とする請求項１記載の洗浄方法。
【請求項７】
被処理物表面に対して並進衝撃波の照射面積が小さい衝撃波照射機構を用い、
前記衝撃波照射機構を順次走査して、前記被処理物表面の全面もしくは必要箇所に前記衝撃波を照射する
ことを特徴とする請求項１記載の洗浄方法。
【請求項８】
前記衝撃波の照射方向および照射角度を、被処理物表面上の構造物の形状に合わせて制御して、前記衝撃波を前記被処理物に照射する
ことを特徴とする請求項１記載の洗浄方法。
【請求項９】
前記被処理物の同一箇所に複数回の衝撃波を照射する
ことを特徴とする請求項１記載の洗浄方法。
【請求項１０】
前記被処理物の同一箇所に、複数の衝撃波照射機構から同時に、または時間差を置いて衝撃波を照射する
ことを特徴とする請求項１記載の洗浄方法。
【請求項１１】
衝撃波の照射方向に向って気体流を形成し、
除去されたパーティクルを前記気体流と共に排気機構より排出する
ことを特徴とする請求項１記載の洗浄方法。
【請求項１２】
レーザ光透過性の構成材料からなる放物面反射鏡を有する衝撃波反射機構を用い、
レーザ光を前記衝撃波反射機構に透過させて、前記放物面反射鏡の焦点に集光させ、衝撃波を発生させる
ことを特徴とする請求項１記載の洗浄方法。
【請求項１３】
並進衝撃波を、衝撃波遮蔽手段を介して被処理物に対する照射面積を調整する
ことを特徴とする請求項１記載の洗浄方法。
【請求項１４】
被処理物を配置するステージと、
被処理物表面に付着したパーティクルを除去するための衝撃波を発生させる衝撃波発生機構と、
前記発生した衝撃波を並進衝撃波に変換して前記被処理物表面に照射する衝撃波反射機構とを備え、
前記衝撃波発生機構と前記衝撃波反射機構により衝撃波照射機構が構成される
ことを特徴とする洗浄装置。
【請求項１５】
前記衝撃波発生機構が、レーザ光の集光、または電気放電現象を用いて構成されている
ことを特徴とする請求項１４記載の洗浄装置。
【請求項１６】
前記衝撃波反射機構が、楕円放物面を有して構成されている
ことを特徴とする請求項１４記載の洗浄装置。
【請求項１７】
前記並進衝撃波を、被処理物表面に対して該被処理物面内方向の速度成分が生じる方向から照射できるように、前記衝撃波照射機構が設置されている
ことを特徴とする請求項１４記載の洗浄装置。
【請求項１８】
衝撃波の照射方向に向って気体流を形成する気体流供給機構と、
除去されたパーティクルを前記気体流と共に排出する排気機構を備えている
ことを特徴とする請求項１４記載の洗浄装置。
【請求項１９】
被処理物表面に対する並進衝撃波の照射面積を調整する衝撃波遮蔽手段を備えている
ことを特徴とする請求項１４記載の洗浄装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、半導体製造工程で半導体ウェーハ表面に付着したパーティクル（異物）、あるいはフォトマスク、液晶ディスプレイ基板などの表面に付着したパーティクルを除去するための、衝撃波を用いた洗浄方法及び洗浄装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造工程において、半導体ウェーハ表面に付着するパーティクルは歩留りを悪化させる原因となるため、洗浄処理によって除去する必要がある。一般的に洗浄処理として、無機や有機の酸やアルカリ溶液を用いた化学反応を利用した方法、液体中での超音波（ｋＨｚ帯やＭＨｚ帯の周波数の音波振動）照射による除去、ブラシ状やスポンジ状の治具を用いた物理的（機械的）手段を用いた除去、高速のエアロゾルや液体粒子などをウェーハ表面に衝突させる物理的手段を用いた除去方法などが単独、組み合わせ、および複合されて用いられる。
【０００３】
例えば、アンモニアと過酸化水素水溶液の混合液にＭＨｚ帯の音波振動を印加した洗浄液にウェーハを浸漬する洗浄方法やアンモニア水を流しながらスポンジ状のブラシを押付け圧力をコントロールしながらウェーハ表面に接触させる方法など多様な方法が用いられている。
【０００４】
一方、レーザ光を照射することでパーティクルを除去する方法が提案されている。この方法には、レーザ光をパーティクルの付着したウェーハ表面に照射し、ウェーハ表面を急速に加熱することで熱膨張させ、その膨張による運動エネルギーでパーティクルを除去する方法やウェーハ表面に液体の膜を付着させておき、レーザ光をパーティクルの付着したウェーハに照射して、その液体を加熱することで気化膨張させて、その膨張による運動エネルギーでパーティクルを除去する方法などが知られている。また、反応性ガスなどを供給しながら、レーザ光をパーティクル付着部分に照射することで、パーティクルの温度を上昇させることやパーティクル付着部分近傍のガスを活性化することで、パーティクルとガスの反応性を向上してエッチング除去する方法も提案されている。
【０００５】
また、ウェーハ表面近傍の空中でレーザ光を集光し、集光部分で発生する衝撃波を用いてウェーハ表面に付着したパーティクルを除去する方法が知られている。更に、この衝撃波を、反射板を用いてパーティクルに集中させて除去する方法が提案されている。その他、衝撃波を利用してパーティクルを除去する方法は、例えば特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４などで提案されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−６６２２０号公報
【特許文献２】特開２００３−１７１７５７号公報
【特許文献３】特開２０００−６１４１４号公報
【特許文献４】特開平４−２１１１２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
（1)現在用いられている洗浄方法のほとんど全てが、ウェーハ表面全体に対して化学薬品を用いて一括して処理する方法であり、これらの洗浄処理によるダメージが多かれ少なかれ表面全体に影響を及ぼす。また、洗浄処理を行うことで、用いる液体やガスなどの化学物質に含まれるパーティクルや処理装置由来の発塵によって新たなパーティクルの付着や、一旦除去したパーティクルが再付着する現象が発生してしまう。このため、従来の洗浄処理を行うことによって、ウェーハ表面上のパーティクルを数個レベル以下に減少させることが困難である。
【０００８】
（2)レーザ光を用いた方法のうち、レーザ光をパーティクルの付着したウェーハに照射し、ウェーハ表面を急速に加熱することで熱膨張させ、その膨張による運動エネルギーでパーティクルを除去する方法では、レーザ光を吸収しない、もしくは吸収しにくい基板の材料である場合、基板が加熱されないので熱膨張が発生せず、パーティクルを除去することができない欠点がある。例えば、シリコン酸化膜は多くの波長領域に対して透明であり、レーザ光を吸収せずに透過してしまうため、シリコン酸化膜表面に付着したパーティクルを除去することは難しい。また、この方法は、基板自体を加熱するため、その加熱によるダメージの発生やレーザ光を局所的（レーザ光照射範囲）に照射するので、局所的に基板が熱膨張して結晶欠陥が発生しやすい。例えば、パーティクルの付着力が強い場合には、基板表面のダメージ無しにパーティクルを除去することはきない。
【０００９】
（3)ウェーハ表面に液体の膜を付着させておき、レーザ光照射により、その液体を加熱して気化膨張させて、その膨張による運動エネルギーでパーティクルを除去する方法がある。具体例として、水を主成分とした高温の上記を短時間ウェーハ表面に吹き付け、ウェーハ表面に水を結露させた後、レーザ光を照射することで、結露した液体を加熱、気化、膨張、させる方法が知られている。蒸気を吹き付けて結露させるこの方法では、ウェーハ表面に結露する水分等の量や表面での結露水量や分布が不安定になりやすい。また、蒸気を吹き付け続ければ、次第に結露水が増加していき、安定しない。また、蒸気の供給を停止した場合、一旦、結露した水はその後、次第に蒸発するため、ウェーハ表面上の水分量が時間と共に変化してしまう。レーザ光照射時に表面上の水分が変化してしまうと、パーティクルを除去する作用である加熱、気化、膨張の状態が変化し、パーティクル除去効果が変動してしまい、好ましくない。また、水分の結露が多くなると、その水分の表面張力による微細パターンの破壊、変形が発生する。また、ウォーターマークが発生したりする可能性が高い。
【００１０】
（4)レーザ光を用いて、光化学反応を起させてパーティクルを化学的にエッチング除去（組成変化による昇華なども含む）する方法も提案されている。一般にパーティクルは純物質ではなく、個々に違う組成であったり、一つのパーティクルでも異なる物質の混合物や集合体であったりすると共に、その組成が不明である場合がほとんどである。このため、組成不明のパーティクルをエッチングするための化学反応は一つでは困難で、複数の異なった反応を用いる必要があり、それを一度に作用させ、不特定の組成を持つパーティクルを除去することと下地の膜にダメージを与えないことを同時に満たすことは、実際上、不可能に近い。
【００１１】
（5)液中において、パーティクル付着部分の近傍でレーザ光を集光することで衝撃波を発生させて除去する方法が提案されている。その中で、例えば、特許文献１のように液中で行う方法があるが、液中で行うと乾燥工程が必要となり、その乾燥工程において、微細構造のパターン破壊やパーティクル再付着や他の汚染の問題が避けて通れない。
【００１２】
（6)気中においてパーティクル付着部分の近傍でレーザ光を集光することで衝撃波を発生させて除去する方法が提案されている。例えば、特許文献２は、衝撃波と化学反応を併用した方法である。また、特許文献３、特許文献４は衝撃波を主に用いた場合である。衝撃波を発生する位置は（衝撃波が等方的に発生すると仮定すると）、衝撃波の強度を効果的に強くするためにはパーティクル直上で発生させることが好ましい。しかし、衝撃波による力は、パーティクルを被処理表面に押し付ける力が主に働くことになり、除去効果が限られる。また、パーティクルに横方向の力を働かせるためには、パーティクル付着位置の鉛直上以外で、処理表面近傍で、かつ、離れた場所で衝撃波を発生させることが有効である。しかし、その場合、被処理表面上で一番衝撃波の強い領域は、衝撃波発生位置の直下になり（一番、衝撃波発生地点に近い表面）、処理表面へのダメージが入りやすくなってしまう。
【００１３】
衝撃波を有効に利用する方法として、特許文献３のように反射板を用いて集中させることで増幅させる方法は有効であるが、衝撃波の集中がパーティクルに対してほぼ等方的であるため、お互いの衝撃波が打ち消し合ってしまい、衝撃波によるせん断応力を活用できないために効率的にパーティクルを除去できない。
【００１４】
本発明は、上述の点に鑑み、衝撃波を用いて被処理物表面に付着しているパーティクルを効率的に除去できるようにした、洗浄方法及び洗浄装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明に係る洗浄方法は、衝撃波を発生させ、この衝撃波を衝撃波反射機構を用いて並進衝撃波に変換し、被処理物上に付着しているパーティクルに照射してパーティクルを除去することを特徴とする。
【００１６】
本発明の洗浄方法では、発生した衝撃波を衝撃波反射機構により並進衝撃波に変換して被処理物表面のパーティクルに照射するので、パーティクルに対して衝撃波によるせん断応力が一方向、すなわち横方向から与えられ、パーティクルが除去される。
【００１７】
本発明に係る洗浄装置は、被処理物を配置するステージと、被処理物表面に付着したパーティクルを除去するための衝撃波を発生させる衝撃波発生機構と、発生した衝撃波を並進衝撃波に変換して被処理物表面に照射する衝撃波反射機構とを備え、衝撃波発生機構と衝撃波反射機構により衝撃波照射機構を構成することを特徴とする。
【００１８】
本発明の洗浄装置では、衝撃波発生機構で発生した衝撃波が衝撃波反射機構で並進衝撃波に変化されて被処理物表面に照射される。この変換された並進衝撃波は被処理物表面に付着されたパーティクルに対して一方向、すなわち横方向からせん断応力を与え、パーティクルを除去する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、被処理物表面に付着されているパーティクルに対して、衝撃波による一方向からのせん断応力が与えられることにより、パーティクルを効率よく除去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明に係る洗浄方法及び洗浄装置の実施の形態は、レーザ光の集光、あるいは電気放電現象などによって発生させた衝撃波を、反射板を用いて並進させると共に、衝撃波の速度ベクトルを、洗浄処理（パーティクル除去）すべきウェーハ表面に平行な面内の速度成分（ウェーハ表面に沿う方向の速度成分）とウェーハ表面に垂直な方向の速度成分（鉛直方向、ただし、ウェーハ表面に向かう方向およびウェーハ表面から遠ざかる方向どちらでも良い）に分解した場合、少なくとも、ウェーハ表面に平行な面内の速度成分（ウェーハ表面に沿う方向の速度成分）の方が大きくなるように設定し、ウェーハ表面に付着しているパーティクルに対して、せん断応力が一方向から効果的に与えられるようにする。
【００２１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００２２】
本発明に係る洗浄方法の実施の形態は、被処理物として、半導体基板、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）基板、フォトマスク等の被処理基板の表面に付着したパーティクルを除去する方法に適用した場合である。以下に、被処理基板として半導体基板（いわゆる半導体ウェーハ）を処理する場合を例に説明する。図１（側面図）及び図２（平面図）に、本実施の形態に係るパーティクル除去方法に適用される洗浄装置、すなわち処理装置の概略を示す。本実施の形態の処理装置１は、レーザ光源（図示せず）と、レーザ光源から出射したレーザ光２を集光させる集光レンズ３と、レーザ光２の集光で発生した衝撃波の方向を変換して被処理基板６の表面に照射するための剛体で形成された衝撃波反射機構、いわゆる放物面ブロック４と、被処理基板（被処理ウェーハ）を配置するステージ５とを有して成る。レーザ光源及び集光レンズ３は、放物面ブロック４の放物面の焦点ｆ０部分でレーザ光２が集光するように設置される。
【００２３】
放物面ブロック４は、内面が放物面４ａの反射鏡として形成されている。放物面４ａは、放物線を回転対称軸１１を中心に回転して形成される面である。この放物面ブロック４は、その開口部が円形をなして形成される。後述の放物面を表す式で明らかになるが、この開口部が円形の放物面ブロック４は、開口部が楕円形の楕円放物面ブロックの特殊の形態、すなわち放物面を表す式においてｘーｙ平面でのｘ＝ｙとしたときの形態である。
【００２４】
レーザ光源と集光レンズ３によってレーザ光集光系７が形成され、このレーザ光集光系７が衝撃波発生機構として構成される。これら放物面ブロック４とレーザ光集光系７からなる部分を衝撃波照射系（いわゆる衝撃波照射機構）８とすると、この衝撃波照射系８は、被処理基板６の表面に対して放物面の回転対称軸１１とのなす角θを一定に保ったまま、被処理物６上を移動できるようになっており、被処理基板６表面の任意の部分を任意の方向から、衝撃波照射系８を任意の高さに設定して、狙うことができるように構成される。例えば、被処理基板移動機構としては、Ｘ（横）―Ｙ（縦）―Ｚ（高さ）―Ｒ（回転）―Ｔ（傾斜）を自在に調整できるステージ（ユーセントリックスステージなどと呼ばれる）を用いても良い。また、必要に応じて、被処理基板６表面に対して放物面の回転対称軸１１のなす角θが変更できるようになっていることが好ましい。
【００２５】
また、除去されたパーティクルが再度、被処理基板６に付着しないように、衝撃波１３の進行方向１４と同一方向（すなわち、衝撃波速度成分の基板表面に平行な速度成分１４Ｈの方向：図１Ｂ参照）にガスを供給して流れを形成するガス供給口１６及びその配管１７と、その流れに乗って除去されたパーティクルが吸引される排気口１８及びその排気管１９が設置されている。この場合、ガス供給口１６は被処理基板６の表面に近接して、かつ被処理基板６の表面に沿うように設置されることが好ましい。また、排気口１９も被処理基板６の表面に近接して設置されるのが好ましい。排気口１９はガス流や衝撃波１３の進行方向１４にほぼ対面して設けられる。放物面ブロック４で反射された並進衝撃波１３の速度成分１４は、図１Ｂに示すように、被処理基板６の面内方向の速度成分１４Ｈと被処理基板６の鉛直方向の速度成分１４Ｖを有する。このうち、パーティクル１２を除去するためのせん断応力は、速度成分１４Ｈに依存する。
【００２６】
そして、これらステージ５、衝撃波照射系８、ガス供給口１６及び排気口１８は、図示しないがチャンバー内に配置される。ただし、レーザ光源と集光レンズ３、あるいはレーザ光源はチャンバーの外に配設される。また、ガス供給管１７及び排気管１９はチャンバー外に導出される。
【００２７】
チャンバー内の処理雰囲気は、ガスの組成、温度、圧力によって音速が変化すること、および、レーザ光２の吸収特性や膨張特性がガス種（複数の混合ガスの場合は混合比）やその温度、圧力によって変化するため、予め、ガス種、温度、圧力を決めて、一定に保ことが望ましい。また、例えば、酸素雰囲気の場合、レーザ光照射によってオゾンが発生して、処理面を酸化させてしまう可能性もあるので、不活性ガスや窒素ガスなどや、それらの混合ガスを用いることが望ましい。
【００２８】
次に、上述した処理装置１を用いて被処理基板６の表面に付着されているパーティクル１２を除去する方法を説明する。ただし、この例では、常温常圧の大気中で行う場合について、半導体シリコン基板を処理する手順を追って説明する。本実施の形態では、上記の衝撃波発生機構（レーザ集光系）７で一度に衝撃波を作用させることができる面積が、被処理基板であるシリコン基板６の面積より小さい場合について説明する。
【００２９】
（1)先ず、処理されるべきシリコン基板（以下、被処理ウェーハという）６を処理装置１のチャンバー（図示せず）内の処理ステージ５上に載置、固定する。そして、衝撃波反射用の放物面ブロック４の反射面（放物面反射鏡）４ａの対称軸１１の延長線上に、被処理ウェーハ６表面に付着しているパーティクル１２が位置するように、処理ステージ５のＸ，ＹおよびＺ（高さ）を調整する。更に衝撃波反射用の放物面ブロック４の反射面４ａの対称軸１１と被処理ウェーハ６表面とのなす角度θを調整する。
【００３０】
発生させた衝撃波１３が放物面ブロック４で方向調整され直進性が与えられるが、放射状に進行する場合に比較すると非常に少ないが、次第に拡がり、指向性が低下すると共に衝撃波１３が減衰するため、放物面ブロック４とパーティクル１２との間の距離は、なるべく短く設定することが望ましい。また、パーティクル１２に作用するせん断応力を大きくするためには、放物面ブロック４の反射面４ａの対称軸１１と被処理ウェーハ６表面とのなす角θをできるだけ小さくすることが望ましい。
【００３１】
また、被処理ウェーハ６表面に形成されている所要のパターンによっては、パターンに衝撃する衝撃波１３の方向がパターン破壊（倒壊）に影響する場合があるため、同一部分に衝撃波１３を照射する場合であっても、照射方向を変化させることが望ましく、ステージ５の回転機構を用いて、照射方向を調整する。例えば、衝撃波１３がパターンの側面に対して垂直に作用する場合（衝撃波１３の進行方向１４に対してパターンの投影面積が大きい場合）はパターンに大きな応力が発生するが、パターンの側面に対して平行に衝撃波が作用する場合は（パターンのウェーハ表面への付着面積に対して、衝撃波の進行方向に対するパターン側面の投影面積が小さくなる方向を選べば）、パターンに働く応力が小さくなるため、同じ強度の衝撃波であってもパターン破壊が抑制できる。また、パターン間の窪みにパーティクルが存在する場合、パーティクルに直接、衝撃波が照射され作用するように照射方向を調整することが望ましいためである。
【００３２】
（2)次に、ガス供給口１６からガス２１を供給しながら、排気口１８よりそのガス２１を排気する。供給するガス２１は、パーティクルや有機汚染などの化学汚染物質を取り除いたガスを供給する。また、このガス２１は、処理環境と同じガス種、温度とすることが望ましい。これは、異なるガスである場合やガスの温度が異なる場合、衝撃波を発生させるためのレーザ光の光路が攪乱されてしまうこと、発生した衝撃波１３の進行方向１４も攪乱されるためである。
【００３３】
（3)次に、レーザ光源よりパルスレーザを発生させ、このパルスレーザ２を集光レンズ３を用いて、放物面ブロック４の焦点ｆ０に集光する。例えば、レーザ光源としてＮｄ：ＹＡＧレーザなどを用いることができる。レーザ光２がある閾値以上のエネルギー密度で集光すると、レーザ光２の集光による気体分子ブレークダウンが発生する。ブレークダウンは気体の種類や圧力、温度、レーザの波長やパルス幅、光強度、集光度合いなどによって変化するので、予め必要な衝撃波が得られる条件を決めておく。
【００３４】
ピークエネルギーが大きいパルスレーザ光２を集光レンズ３で集光すると、焦点領域にある物質は高温、高密度となりプラズマが形成される。このような現象がレーザ誘起ブレークダウンと呼ばれ、集光したレーザ光の焦点ｆ０で熱、光と共に衝撃波を発生する。この衝撃波はブレークダウンの発生地点から無指向的に（等方的に）伝搬する。
【００３５】
（4)放物面４ａの焦点ｆ０でブレークダウンによって発生した衝撃波の大部分は、放物面ブロック４の放物面４ａで反射して進行方向が変化する。この進行方向は、放物面４ａの焦点ｆ０から球面的に進行する衝撃波のために、放物面ブロック４の放物面４ａに達した衝撃波は放物面ブロック４によって放物面４ａの対称軸１方向と同じ方向へ直進する衝撃波１３に変換される。ここで、放物面ブロック４は、その放物面４ａの対称軸方向が被処理ウェーハ６の表面と浅い角度θで交わるように設置されており、発生した衝撃波の大部分は、放物面ブロック４で反射された後、被処理ウェーハ６表面に向かって浅い角度θをもって直進する。
【００３６】
このとき、衝撃波の主たる波面の２次元的な形状および面積は、放物面ブロック４の開口端を放物面４ａの対称軸１１の鉛直な平面に投影した形状および面積となる。一方、被処理ウェーハ６表面に主に作用する衝撃波１３の面積および形状は、放物面４ａの対称軸１１に平行な方向に被処理ウェーハ６表面に投影した領域および面積となる。このため、放物面ブロック４の形状は、衝撃波１３が被処理ウェーハ６表面に作用する領域や面積を考慮して決めると共に、パーティクル１２を除去できるが、パターンなどを破壊しない衝撃波の強度を事前に調整しておく。
【００３７】
ここで直進する衝撃波１３に変換することで、衝撃波の伝播による減衰が抑制されるため、衝撃波発生箇所や放物面ブロック４と被処理ウェーハ６表面の距離を変化させても（遠くに設置しても）衝撃波１３の強度変化が少ない。このため、処理装置構成の自由度を増すことができる。例えば、反射板を用いない場合、付着パーティクルに作用する衝撃波の強度は、衝撃波発生箇所と付着パーティクルの位置までの距離の２乗に反比例して減衰する。このため、衝撃波が強すぎることによる被処理ウェーハのダメージを抑制しながらパーティクルが除去できる強度の衝撃波に制御するには、衝撃波発生箇所と付着パーティクルの位置までの距離を正確に制御する必要がある。実際に、レーザ光を集光して衝撃波を発生させる位置は被処理ウェーハに近接させることが必要であり、被処理ウェーハから遠い部分で衝撃波を発生させる場合に比較して、距離の変化によって衝撃波の強度変化度合いが大きくなってしまう。
【００３８】
また、楕円ミラーを用いた従来方法では、２つある楕円ミラーの焦点の１つで衝撃波を発生させ、もう１つの焦点に付着パーティクルが位置するように制御する必要があり（焦点にパーティクルを位置させないと衝撃波が急激に弱くなってしまう）、高い位置制御が必要となる。また、楕円ミラーの形状によって幾何学的な位置関係が決まってしまうため、処理装置構成の自由度が低くなり、例えば除去したパーティクルを吸引するなどの機構を付加しにくい欠点がある。
【００３９】
（5)衝撃波１３が被処理ウェーハ６表面に付着しているパーティクル１２に達すると、衝撃波によるせん断応力や、パーティクル１２に対する曲げ応力など、物理的な力が加わることでパーティクル１２が被処理ウェーハ表面から脱離する。ここで、せん断応力は図３Ａに示すように、力を受けたときにパーティクル１２を破線のように並行移動する力である。曲げ応力は図３Ｂに示すように、パーティクルの上端に力を受けたときに、この原理によってパーティクル１２を破線のように曲げる力である。
【００４０】
（6)パーティクル１２を脱離させる衝撃波１３と共に、被処理ウェーハ６表面に衝突する衝撃波１３は、被処理ウェーハ６表面にパターンが形成されていた場合においても、平均としては、通常の平面の剛体に衝突した場合と同様に正反射される。このために、衝撃波１３が放物面ブロック４から進行して行き、被処理ウェーハ６表面に衝突すると、衝撃波１３の被処理ウェーハ６表面に対して鉛直方向の速度成分１４Ｖが反転し、被処理ウェーハ６表面から離れる方向に衝撃波１３が進むことになり、反射した衝撃波１３は、脱離させたパーティクル１２を被処理ウェーハ６から離れる方向に力を及ぼす。
【００４１】
（7)また、上記（2)のところで説明したように、被処理ウェーハ６表面には、ガスの供給機構１６、１７と排気機構１８、１９によってガス流が形成されているため、一旦、衝撃波１３によって被処理ウェーハ６表面から脱離したパーティクル１２はこのガス流によって排気されるので、再び、被処理ウェーハ６表面に付着することが抑制できる。
【００４２】
（8)必要に応じて、被処理ウェーハ６表面の他の部分の処理を行う。
【００４３】
（9)チャンバーよりパーティクル１２を除去したウェーハ６を取り出し、処理を終了する。
【００４４】
次に、本発明に係る他の実施の形態（変化例）について説明する。
【００４５】
〔変化例１〕：衝撃波の発生、光源、パルス幅の種類について。
広義には本発明で用いる衝撃波は、レーザ光によるガスのブレークダウンによって発生するものでなくともよい。例えば、図４に示すように、衝撃波ブロック４内に対の電極２２Ａ，２２Ｂを放物面の焦点ｆ０で近接対向するように配置し、電極２２Ａ，２２Ｂ間で生じる電気的なスパークなど（いわゆる電気放電現象）を用いて発生させた衝撃波１４を用いても良い。この場合、スパークによる電極２２Ａ，２２Ｂのスパッタなどによるコンタミネーション防止などが必要となる。この観点から、レーザ光２を集光する方法が望ましい。
レーザ光源としては、焦点部分でパルス的に光が集光され、衝撃波が発生すれば、どのようなレーザであっても良く、ＹＡＧレーザ、Ｔｉ：サファイヤレーザなどパルス発振可能なレーザでなくとも、連続発振レーザを断続的に作用させる仕組みのあるものや、フラッシュランプのような光源であっても良い。しかし、レーザ光源としては、パルス幅が短く、高光強度のレーザを用いるのが、衝撃波を容易に発生させることができ、制御性も良いために好ましい。レーザ光として、ＹＡＧレーザ、Ｔｉ：サファイヤレーザなどのパルス幅がｍｓ以下のパルスレーザを用いることが好ましい。
【００４６】
〔変化例２〕：放物面の形について。
上述の実施の形態において、発生した衝撃波の方向を反射により変更する放物面ブロック４の形状は、回転放物面（放物面の開放端の形状が円形）を有するとしたが、楕円放物面（ある特定の１本の軸に関して、対称な放物線であるが異なった放物線の滑らかにつながった集合体の面。放物面の開放端の形状が楕円形である）であっても良い。放物面を表す式は、今、ｚ軸方向を、衝撃波を並進させたい方向として、この軸に垂直に交わるｘーｙ平面とした、直交座標系とすると、
ｚ＝（ｘ2 ＋ｙ2 ）／４ｆ
と表すことができる。ｆは放物面の焦点である。座標で示すと（ｘ、ｙ、ｚ）＝（０，０、ｆ）。本発明の場合は、あるｚの値のところに放物面の終端（開放端、開口部）を形成する形を基本としている。ただし、放物面の開放端の形状などは、必要に応じて変化させても良い。
【００４７】
放物面の開放端の形状をｘｙ平面に投影した面積が同じであっても、上記式のｆによって放物面の形状は変化させることができる。放物面の開放端の面積が同じであっても、放物面の焦点が放物面の最深部に近い場合（深い形の放物面の場合）、焦点において発生させ、等方的に拡大していく衝撃波の多くを放物面ブロック４によって放物面の開放端から並進する衝撃波に効率的に変換できるために好ましい形状である（図５参照）。図５Ａ，Ｂにおいて、放物面ブロック４の開放端の径（開口径）Ｄは共に同じである。図５Ａは、放物面の焦点が深い位置なるように放物面ブロック４が形成された場合であり、放物面の開放端から焦点（衝撃波発生点）を見込む立体角Ωａが大きく、発生した衝撃波の多くを開放端から並進させることができる。図５Ｂは、放物面の焦点が深い位置なるように放物面ブロック４が形成された場合であり、放物面の開放端から焦点（衝撃波発生点）を見込む立体角Ωａが図３Ａより小さく、開放端から並進する衝撃波に変換する衝撃波の量が図３Ａより少ない。つまり、放物面ブロック表面から焦点を見込む、立体角Ωａの総和が大きくなるほど効率的に発生した衝撃波の多くを並進するように方向を変換することが可能となる。
【００４８】
〔変化例３〕：遮蔽板による衝撃波照射面積の規制について。
上述の実施の形態では、並進する衝撃波の２次元的な広がりは、放物面ブロック４の放物面の開放端（開口部）の形状によって決まるが、放物面ブロック４の形状を変更することなく、衝撃波の２次元的拡がり（面積および形状）を変えるために、衝撃波遮蔽板（衝撃波吸収板、あるは衝撃波反射板）を、単数もしくは複数、放物面ブロックと被処理ウェーハ表面の間に設置しても良い。例えば、図６に模式的に示すように、放物面ブロック４の開放端の前に衝撃波遮蔽板２３を配置することにより、並進する衝撃波１３の２次元的拡がりを狭くすることができる。
このようにすることで、レーザ光の焦点位置と精度良く位置合わせしなくてはならない放物面ブロック４など変更することなく、必要に応じて被処理ウェーハ６に対する照射面積を変更することができる。
【００４９】
〔変化例４〕：レーザ光照射経路（放物面ブロックを透過の例）について。
上述の実施の形態では、放物面ブロック４の開放端の部分からレーザ光２を入射し、集光させているが、放物面ブロック４の一部分に開口部を設けて、この開口部からレーザ光２を入射し、集光させても良い。
また、放物面ブロック４は剛体であれば、光の透過性の有無に無関係である。このため、例えば図７に示すように、放物面ブロック４を光透過性材料で作り、開放端と反対側の背後から集光レンズ３を介して放物面の焦点で集光するようにレーザ光を照射しても良い。すなわち、放物面ブロック４を通過させる光路を設定しても良い。更に、放物面ブロック自体を集光レンズとして用いても良い。また、光ファイバーなどを用いて、焦点近傍にレーザ光を導いても良い。
【００５０】
〔変化例５〕：衝撃波の角度について。
発生した衝撃波の大部分は、放物面ブロック４で反射された後、被処理ウェーハ６表面に向かって浅い角度θをもって直進することが望ましいが、被処理ウェーハ６表面に対して鉛直でなければ良い。すなわち、並進衝撃波を、被処理ウェーハ６表面に対して該被処理ウェーハ面内方向の速度成分１４Ｈが生じる方向から照射する。好ましくは、被処理ウェーハ６表面に鉛直な垂線と衝撃波１３の進行方向１４とのなす角αとして４５度以上がよい。
【００５１】
〔変化例６〕：複数回照射について。
上述の実施の形態では、一か所の処理に対して１回の照射としたが、複数回照射しても良い。また、衝撃波照射系を複数用意し、異なる方向から同時に、あるいは時間差を付けて複数回照射するようにしても良い。
【００５２】
〔変化例７〕：全面走査照射、複数の衝撃波照射系を用いる等の変化例について。
上述の実施の形態では、パーティクルの付着位置に合わせて照射するとしたが、順番に全面照射するようにしても良い。この場合、直交座標系で順次ステップ的に走査して照射する場合、衝撃波の進行方向手前の部分より照射することで、衝撃波によって除去されたパーティクルが、衝撃波によって流され、衝撃波の進行方向の下流側の被処理ウェーハ表面に再付着したとしても、その後の処理によって除去できるためである。
【００５３】
また、被処理ウェーハを回転させながら、順次照射するようにしても良い。この場合は、照射を被処理ウェーハが回転している回転中心部分から回転外周部分に処理位置を順次移動することで、再付着パーティクルの影響を低減することができる。
また、十分に強度のあるレーザ光源を用い、放物面ブロックの反射によって被処理ウェーハ表面に全面一度に衝撃波を照射できる場合には、全面に一度に照射するようにしても良い。
【００５４】
更に、衝撃波照射系を複数用意し、並列に並べるなど、１次元、あるいは２次元的に衝撃波照射領域を形成することで、全面への照射を効率的に行うようにしても良い。衝撃波照射系を複数用意する場合、例えばミラーなどを配置することにより、レーザ光源は１つで共用することができる。また、衝撃波照射系を複数用意し、それぞれの照射領域を調整して被処理ウェーハ表面全面に照射できるようにすると共に、実際の照射は、パーティクルが付着している部分に照射できる衝撃波照射系のみ選択して（パーティクルが複数ある場合は、複数の衝撃波照射系を選択する）、同時に、あるいは時間差を付けて照射するようにしても良い。
また、衝撃波照射系が被処理ウェーハ表面全面を相対的にスキャンできるようにして置き、被処理ウェーハ表面のパーティクルが付着している部分を通過するときのみ、スキャンに同期させて衝撃波を発生して実際の処理を行うようにしても良い。
【００５５】
上記複数の衝撃波照射系としては、被処理ウェーハ６表面に対して、並進衝撃波の照射面積が小さい衝撃波照射系を複数設けることができる。また、この並進衝撃波の照射面積が小さい衝撃波照射系を単一、または複数設け、被処理ウェーハ表面上に対して順次スキャンし、被処理ウェーハ表面の全面、もしくは必要箇所に衝撃波を照射してパーティクルを除去するようにしても良い。
【００５６】
〔変化例８〕：処理装置の配置について。
上述の実施の形態では、被処理ウェーハ６表面が上方（重力の作用方向に対して表面が反対の方向）を向いているが、例えば、重力方向に被処理ウェーハ表面を向ける（図１の衝撃波照射機構８及び  被処理ウェーハ６の構成を、１８０度反転させる）ようにしても良い。１８０度反転させると除去されたパーティクルには重力も作用するため、被処理ウェーハ表面に再付着し難くなる。また、図１を９０度など任意の方向に傾けるようにしてもよい。
【００５７】
〔変化例９〕：処理環境の液体、超臨界流体への対応について。
上述の実施の形態では、気体中で処理を行っているが、液体中で実施してもよい。この場合、前述の処理方法の手順（７）では被処理ウェーハ表面にガスの流れを形成しているが、液中の場合は、少なくとも被処理ウェーハ表面近傍に液の流れを作ることが望ましい。液中の場合、液の高い粘性や高い密度によって、衝撃波によってパーティクルが移動する距離が気体雰囲気中に比較して短いので、液流は衝撃波の進行方向に沿う方向になくてもよい。また、使用する液は、酸、アルカリ、有機溶液及、及びそれらの混合物でもよく、高温の液体であってもよい。また、超臨界流体内で同様の処理を行ってもよい。
【００５８】
上述した本発明の実施の形態によれば、除去目的物である被処理基板６に付着しているパーティクル１２に衝撃波１３によるせん断応力を一方向から与えることにより、効果的にパーティクルを除去することができる。すなわち、従来のパーティクルへの等方的な衝撃波の入射によって衝撃波の作用が打ち消されていたのに比較して効率よくパーティクルを除去できる。
発生した等方的な衝撃波を放物面４ａによって直進する衝撃波に変換するので、衝撃波発生系７（特に衝撃波発生点）と、付着パーティクル１２との位置制御の自由度を高くすることができる。
放物面反射鏡４ａによって、等方的に広がる衝撃波を一方向の限られた面積部分に集められるため、発生させた衝撃波のエネルギーを有効に使うことができる。
【００５９】
上例では、被処理物として、被処理基板に適用した場合であるが、板状のもの以外の被処理物にも本発明は適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】Ａ，Ｂ  本発明に係る洗浄方法の実施の形態に適用される洗浄装置の概略構成図、及び衝撃波の速度成分を示すベクトル図である。
【図２】図１Ａの平面図である。
【図３】Ａ，Ｂ  衝撃波のパーティクルに働くせん断応力及び曲げ応力の説明図である。
【図４】本発明に係る洗浄方法に適用される衝撃波発生機構の他の例を示す要部の概略図である。
【図５】Ａ，Ｂ  それぞれ本発明に係る洗浄方法に適用される衝撃波ブロックの放物面の他の実施の形態を示す断面図である。
【図６】本発明に係る洗浄方法に適用される衝撃波照射系の他の実施の形態を示す概略構成図である。
【図７】本発明に係る洗浄方法に適用される洗浄装置の他の実施の形態を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００６１】
１・・洗浄装置、２・・レーザ光、３・・集光レンズ、４・・放物面ブロック、ｆ０・・放物面の焦点、５・・ステージ、５・・被処理基板、７・・衝撃波発生機構、８・・衝撃波照射機構、１１・・放物面の対称軸、１２・・パーティクル、１３・・衝撃波、１４・・衝撃波の進行方向及びベクトル、１６・・ガス供給口、１７・・ガス供給配管、１８・・排気口、１９・・排気管、２１・・ガス、２２Ａ，２２Ｂ・・電気的放電用の電極、２３・・遮蔽板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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